一種用于激光擴束的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種用于激光擴束的裝置，所述裝置包括：入射面以及出射面；其中，所述入射面為包括多個激光擴束單元的凹面，所述激光擴束單元用于將入射到所述入射面上的激光進行發散；所述出射面，用于將所述多個激光擴束單元發散后的激光出射。本發明還公開一種用于激光擴束的方法，通過本發明所公開的用于激光擴束的方法及裝置，能夠對激光進行大角度擴束，并能改變光場分布，提高出射光的均勻度，在很大程度上縮減了擴束系統的體積。
【專利說明】
一種用于激光擴束的方法及裝置
技術領域
[0001]本發明涉及半導體激光器領域，尤其涉及一種用于激光擴束的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]目前，在半導體激光器領域中經常采用負透鏡進行激光擴束，但這種方式存在很多缺點:
第一，由于負透鏡光焦度有限，從而導致發散程度有限，這使得在應用中需要同時使用多片凹面鏡才能實現大角度的擴束，系統體積龐大；
第二，負透鏡無法改變原光場的不勻度。
[0003]具體的，圖1為現有技術中進行激光擴束的示意圖，由圖1可以看出，對于沿平面分布的凹面或凸面透鏡僅適用于對平直入射的面光源進行擴束，局限性較大。圖2為在不同離軸程度下進行激光擴束的示意圖，由圖2可以看出，隨著光斑離軸程度的不同，出射光線的重心偏移呈現非線性，并且光斑疊加雜亂，發射角小，擴束效果較小。

【發明內容】

[0004]本發明的原理是:由半導體激光器發射出的激光入射到本發明所述裝置的入射面，所述入射面為包括多個激光擴束單元的凹面，所述多個激光擴束單元將入射到入射面上的激光發散至所述裝置的出射面，由出射面將所述多個激光擴束單元發散后的激光出射，以此實現激光的大角度擴束。
[0005]本發明的技術方案如下:
本發明提供一種用于激光擴束的裝置，所述裝置包括:入射面以及出射面;其中，所述入射面為包括多個激光擴束單元的凹面，所述激光擴束單元用于將入射到所述入射面上的激光進行發散;所述出射面，用于將所述多個激光擴束單元發散后的激光出射。
[0006]上述方案中，所述激光擴束單元為凹面結構、或凸面結構、或鋸齒形結構。
[0007]上述方案中，所述出射面為:平面、或凸面、或凹面。
[0008]上述方案中，所述出射面為:包括多個激光擴束單元的平面、或包括多個激光擴束單元的凸面、或包括多個激光擴束單元的凹面。
[0009]上述方案中，所述凹面為:凹柱面、或凹球面、或凹非球面;所述凸面為:凸柱面、或凸球面、或凸非球面。
[0010]上述方案中，所述激光擴束裝置為:透鏡、或光波導。
[0011]本發明還提供一種用于激光擴束裝置的方法，所述方法包括:激光入射到包括多個激光擴束單元的入射面，所述入射面上的多個激光擴束單元將入射到入射面上的激光進行發散;所述出射面將所述多個激光擴束單元發散后的激光出射;其中，所述入射面為包括所述多個激光擴束單元的凹面。
[0012]本發明提供的用于激光擴束的方法及裝置，能夠有效地對半導體激光器發射的激光進行大角度擴束，并能改變光場分布，提高出射光的均勻度，能夠在很大程度上縮減擴束系統的體積。
【附圖說明】
[0013]圖1為現有技術中進行激光擴束的示意圖；
圖2為在不同離軸程度下進行激光擴束的示意圖；
圖3為本發明實施例一的光路不意圖一；
圖4為本發明實施例一的光路不意圖二；
圖5為本發明實施例一的光路示意圖三；
圖6為本發明實施例二的光路不意圖一；
圖7為本發明實施例二的光路示意圖二；
圖8為本發明實施例一■的光路不意圖二；
圖9為本發明實施例三的光路示意圖；
圖10為本發明實施例四的光路不意圖一；
圖11為本發明實施例四的光路示意圖二；
圖12為本發明實施例四的光路示意圖三；
圖13為本發明實施例五的光路不意圖一；
圖14為本發明實施例五的光路不意圖一_。
【具體實施方式】
[0014]本發明實施例中，用于激光擴束的裝置包括:入射面以及出射面;其中，所述入射面為包括多個激光擴束單元的凹面，所述激光擴束單元可以為凹面結構、或凸面結構、或鋸齒形結構;所述激光擴束單元用于將入射到所述入射面上的激光進行發散;所述出射面，用于將所述多個激光擴束單元發散后的激光出射;其中，向本發明所述激光擴束裝置發射激光的光源為點光源、或可視為點光源的其他類型的光源;本發明所述激光擴束單元還可以為:三棱錐、四棱錐等棱錐形結構。
[0015]半導體激光器發出的激光以一定的角度入射到透鏡的入射面;所述入射面為凹面結構，該入射面上均勻分布多個微小的激光擴束單元;激光入射到所述激光擴束單元，由激光擴束單元對激光進行發散，進入出射面;這里，所述出射面可以包括但不限于:平面、或凹面、或凸面、或包括多個激光擴束單元的平面、或包括多個激光擴束單元的凸面、或包括多個激光擴束單元的凹面。
[0016]這里需要說明的是，本發明所述激光擴束裝置可以包括但不限于:透鏡(該透鏡可以為球面，也可以為非球面)、光波導等。
[0017]下面通過附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0018]實施例一
圖3至圖5為入射面上激光擴束單元為凹面結構，出射面分別為平面、凸面、凹面時，本發明所述裝置進行激光擴束的光路示意圖。
[0019]具體的，圖3為本發明實施例一的光路示意圖一。由圖3可以看出，由半導體激光器發出的激光入射到透鏡的入射面，在透鏡的入射面上均勻分布多個微小的呈凹面結構的激光擴束單元，激光擴束單元將入射到入射面上的激光發散至透鏡的出射面，所述出射面為平面，由出射面將發散后的激光出射，以此實現激光的擴束。
[0020]類似的，圖4為本發明實施例一的光路示意圖二。由圖4可以看出，由半導體激光器發出的激光入射到透鏡的入射面，在透鏡的入射面上均勻分布多個微小的呈凹面結構的激光擴束單元，激光擴束單元將入射到入射面上的激光發散至透鏡的出射面，所述出射面為凸面，由出射面將發散后的激光出射，以此實現激光的擴束。
[0021]類似的，圖5為本發明實施例一的光路示意圖三。由圖5可以看出，由半導體激光器發出的激光入射到透鏡的入射面，在透鏡的入射面上均勻分布多個微小的呈凹面結構的激光擴束單元，激光擴束單元將入射到入射面上的激光發散至透鏡的出射面，所述出射面為凹面，由出射面將發散后的激光出射，以此實現激光的擴束。
[0022]實施例二
圖6至圖8為入射面上激光擴束單元為凹面結構，出射面分別為包括多個激光擴束單元的平面、包括多個激光擴束單元的凸面、包括多個激光擴束單元的凹面時，本發明所述裝置進行激光擴束的光路示意圖；其中，本實施例所述出射面上包括的激光擴束單元均為凹面結構。
[0023]具體的，圖6為本發明實施例二的光路示意圖一。由圖6可以看出，在透鏡的入射面上均勻分布與實施例一類似的激光擴束單元，透鏡的出射面為包括多個激光擴束單元的平面。由半導體激光器發出的激光入射到透鏡入射面上的多個激光擴束單元，由入射面上的激光擴束單元將激光發散到出射面上的多個為凹面結構的激光擴束單元，再由出射面上的激光擴束單元將發散后的激光出射，以此實現激光的擴束。
[0024]類似的，圖7為本發明實施例二的光路示意圖二。由圖7可以看出，在透鏡的入射面上均勻分布與實施例一類似的激光擴束單元，透鏡的出射面為包括多個激光擴束單元的凸面。由半導體激光器發出的激光入射到透鏡的入射面上的多個激光擴束單元，由入射面上的激光擴束單元將激光發散到出射面上的多個為凹面結構的激光擴束單元，再由出射面上的激光擴束單元將發散后的激光出射，以此實現激光的擴束。
[0025]類似的，圖8為本發明實施例二的光路示意圖三。由圖8可以看出，在透鏡的入射面上均勻分布與實施例一類似的激光擴束單元，透鏡的出射面為包括多個激光擴束單元的凹面。由半導體激光器發出的激光入射到透鏡的入射面上的多個激光擴束單元，由入射面上的激光擴束單元將激光發散到出射面上的多個為凹面結構的激光擴束單元，再由出射面上的激光擴束單元將發散后的激光出射，以此實現激光的擴束。
[0026]從圖3至圖8中的光路可以明顯看出，本發明所述裝置能夠在減少透鏡數量的情況下，大幅度縮減系統體積，成倍地增大發射角，進而改變光場的分布。
[0027]實施例三
圖9為本發明實施例三的光路示意圖。半導體激光器發出的激光以一定的角度入射到光波導的入射面，所述光波導的入射面為凹面，在光波導的入射面上均勻分布與實施例一類似的激光擴束單元。由半導體激光器發出的激光入射到光波導入射面上的多個激光擴束單元進行發散，然后激光在所述光波導內部進行數次全反射，再經出口出射，以此實現激光擴束。這樣，可以在縮減光波導長度的情況下，改變光場分布，增大發射角，提高激光輸出的均勻度。
[0028]進一步地，實際應用中，在激光光斑大小和均勻度相同的前提下，該實施例中的激光擴束裝置能夠有效地使光波導體積至少縮短三分之一。
[0029]實施例四
圖10為本發明實施例四的光路示意圖一。由圖10可以看出，在透鏡的入射面上均勻分布與實施例一類似的為凹面結構的激光擴束單元;透鏡的出射面為包括多個激光擴束單元的平面，所述激光擴束單元為鋸齒形結構。由半導體激光器發出的激光入射到透鏡入射面上的多個激光擴束單元，由入射面上的激光擴束單元將激光發散到出射面上的多個激光擴束單元，再由出射面上的激光擴束單元將發散后的激光出射，以此實現激光的擴束。
[0030]類似的，圖11為本發明實施例四的光路示意圖二。由圖11可以看出，在透鏡的入射面上均勻分布與實施例一類似的為凹面結構的激光擴束單元;透鏡的出射面為包括多個激光擴束單元的凸面，所述激光擴束單元為凸面結構。由半導體激光器發出的激光入射到透鏡的入射面上的多個激光擴束單元，由入射面上的激光擴束單元將激光發散到出射面上的多個激光擴束單元，再由出射面上的激光擴束單元將發散后的激光出射，以此實現激光的擴束。
[0031]類似的，圖12為本發明實施例四的光路示意圖三。由圖12可以看出，在透鏡的入射面上均勻分布與實施例一類似的為凹面結構的激光擴束單元;透鏡的出射面為包括多個激光擴束單元的平面，所述激光擴束單元為凸面結構。由半導體激光器發出的激光入射到透鏡的入射面上的多個激光擴束單元，由入射面上的激光擴束單元將激光發散到出射面上的多個激光擴束單元，再由出射面上的激光擴束單元將發散后的激光進行出射，以此實現激光的擴束。
[0032]實施例五
圖13為本發明實施例五的光路示意圖一，由圖13可以看出，透鏡的入射面上均勻分布有呈凸面結構的激光擴束單元，透鏡的出射面為平面。
[0033]圖14為本發明實施例五的光路示意圖二，由圖14可以看出，透鏡的入射面上均勻分布有呈鋸齒形結構的激光擴束單元，透鏡的出射面為平面。
[0034]圖13和圖14進行激光擴束的原理與前述實施例類似，此處不再贅述。
[0035]本發明實施例還提供一種用于激光擴束的方法，該方法包括:激光入射到包括多個激光擴束單元的入射面，所述入射面上的多個激光擴束單元將入射到入射面上的激光進行發散;所述出射面將所述多個激光擴束單元發散后的激光出射;其中，所述入射面為包括所述多個激光擴束單元的凹面。
[0036]需要說明的是，本發明實施例中所述的凹面可以為:凹柱面、或凹球面、或凹非球面;所述凸面可以為:凸柱面、或凸球面、或凸非球面。
[0037]綜上所述，當所述激光擴束裝置為透鏡時，本發明能夠在只使用一片透鏡的前提下成倍地增大發散角，進而能夠改變原光源的光場分布，提高光輸出的均勻度，縮減了系統體積，降低了成本。
[0038]以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于激光擴束的裝置，其特征在于，所述裝置包括:入射面以及出射面;其中， 所述入射面為包括多個激光擴束單元的凹面，所述激光擴束單元用于將入射到所述入射面上的激光進行發散； 所述出射面，用于將所述多個激光擴束單元發散后的激光出射。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光擴束單元為凹面結構、或凸面結構、或鋸齒形結構。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述出射面為:平面、或凸面、或凹面。4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述出射面為:包括多個激光擴束單元的平面、或包括多個激光擴束單元的凸面、或包括多個激光擴束單元的凹面。5.根據權利要求1至4任一項所述的裝置，其特征在于， 所述凹面為:凹柱面、或凹球面、或凹非球面； 所述凸面為:凸柱面、或凸球面、或凸非球面。6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光擴束裝置為:透鏡、或光波導。7.一種用于激光擴束的方法，其特征在于，所述方法包括: 激光入射到包括多個激光擴束單元的入射面，所述入射面上的多個激光擴束單元將入射到入射面上的激光進行發散； 所述出射面將所述多個激光擴束單元發散后的激光出射； 其中，所述入射面為包括所述多個激光擴束單元的凹面。
【文檔編號】G02B27/09GK105824125SQ201610351058
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】蔡磊, 劉興勝
【申請人】西安炬光科技股份有限公司